Warum ist die APU kein Standard-Dieselgenerator?

Warum ist die APU kein Standard-Dieselgenerator? Jet-A und Diesel sind austauschbar (mit Zusatz eines Schmiermittels). Warum also nicht einen billigeren Kolbenmotor im Gegensatz zu einer Strahlturbine verwenden?

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Die APU liefert auch Zapfluft und/oder hydraulischen Druck.
Und warum sind die Hauptmotoren Turbinen statt Kolbenmotoren? Die Antwort ist dieselbe.
Der Titel lautet: "Warum ist die APU kein Standard-Dieselgenerator?" aber der Text sagt "Warum also nicht einen billigeren Kolbenmotor im Gegensatz zu einer Strahlturbine verwenden?". welches ist es? da zwischen diesen beiden Fragen ein großer Unterschied besteht.
@JOW: Die Frage ist für mich vollkommen verständlich und wurde beantwortet.
@JOW Weil "Kolbenmotor" Dieselmotoren umfasst, während "Jet" oder "Turbine" beide ausschließt.
Versuchen Sie, einen Dieselgenerator in 30.000 Fuß Höhe neu zu starten. Da ist nicht genug Sauerstoff.
@Agent_L: Fairerweise könnte man einen Turbinenmotor bauen, der mit Diesel betrieben wird, was dann ein Turbinendieselmotor wäre. Kein Turbinen-Dieselmotor (da er den Dieselzyklus nicht verwenden würde), sondern ein Turbinen-Dieselmotor (da er Diesel verbrennen würde).

Antworten (4)

Gewicht.

Kolben-APUs für Lkw sind auf einen sparsamen und leisen Betrieb ausgelegt. Dieser erzeugt 5,2 kW elektrische Leistung und wiegt 375 lbs.

Die APU für die A320 und B737 ist eine laute, kreischende Einheit, die 90 kW elektrische Leistung erzeugt, 445 kW an der Welle. Es wiegt auch 375 Pfund.

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Der Hauptunterschied liegt im Gewicht des Motors selbst. Das Turbinentriebwerk der APU A320/B737 leistet 445 kW und wiegt 145 kg. Dieser Dieselmotor leistet ebenfalls 450 kW und wiegt 1542 kg.

Leistungsgewicht:

  • Die Turbine leistet 3,1 kW/kg Motorgewicht.
  • Der Dieselmotor leistet 0,3 kW/kg Motorgewicht, er ist eine Standard-Industriemaschine und nicht gewichtsoptimiert.
  • Der Rolls Royce Merlin war sehr gewichtsoptimiert, verbrauchte Flugtreibstoff (Benzin) und leistete 1,58 kW/kg
Die APU ist auch eine pneumatische Quelle zum Betreiben der Packs und zum Starten der Motoren, was auch die Turbine begünstigt.
... und wenn ein handelsüblicher Dieselmotor verwendet würde, würde dieser Dieselkraftstoff anstelle von Flugkerosin benötigen. Dann haben Sie einen zusätzlichen Kraftstofftank und einen zusätzlichen Tankvorgang. Ich bin mir sicher, dass ein Diesel so konstruiert werden könnte, dass er mit Düsentreibstoff betrieben werden kann (schließlich sind sowohl Diesel als auch Gasturbinen selbstzündend), aber Serienmotoren von der Stange sind billig, ein spezieller APU-Diesel ' wäre nicht :( 'Jet-A und Diesel sind austauschbar' - nicht nach meiner Quelle;)
@MartinJames Es gab einen Typen in Deutschland, der sein Dieselauto mit Speiseöl fuhr, das er in Imbissen sammelte. Das Auto roch nach gebratenen Pommes, als er fuhr, er musste nur einige der knusprigen Stücke herausfiltern. Und es gibt anekdotische Beweise von Flughafenangestellten, die ihre Dieselautos problemlos mit Jet A1 fahren. Die alten Dieselmotoren waren anscheinend nicht sehr speziell, wissen aber nichts über die modernen Hochleistungsmotoren.
Wäre der Gefrierpunkt ein weiterer Grund, auf Diesel zu verzichten?
@Koyovis: nicht nur ein Typ. Beispielsweise ist in EMEA ein Rapsöl in der Gastronomie sehr beliebt und die doppelte Verwendung (und ähnliches) als Kraftstoff wird wirklich ernsthaft erforscht - papers.sae.org/2004-01-1858 usw
@Hugh Diesel geliert bei etwa -10 °C, Jet A gefriert bei etwa -40 °C, Jet B bei etwa -60 °C. Geben Sie Düsentreibstoff in einen Dieselmotor und es soll kein Gelieren geben ...
Selbst wenn Sie einen Dieselgenerator ohne Gehäuse vergleichen , erhalten Sie 0,05 kW/lb, verglichen mit 0,25 kW/lb für die Turbine.
Jet-A wird einen Dieselmotor blasen, wenn er die zusätzliche Belastung einer Verbrennung mit höherer Oktanzahl nicht vertragen kann. Dies kann mit Füllstoffen behoben werden, die in die Kraftstoffleitung eingemischt werden. Sie haben bereits vom Flug selbst mehrere tausend Pfund Fuß Zwangsansaugung, sodass Sie ein System entwerfen können, das während des Flugs viel mehr Luft ansaugt und viel mehr Leistung abgibt, aber jedes System, das nicht dafür gebaut ist, wird ziemlich schnell knallen. APUs von der Stange sind für den Einsatz im Ruhezustand konzipiert, und es ist wahrscheinlich nicht allzu schlau, ihren Einlass aus einem Flugzeugfenster zu richten.
@ user1901982 Einfache, kostengünstige Modifikationen an einem Dieselmotor würden ihn perfekt für den Betrieb mit Jet-A geeignet machen. Es wäre immer noch keine gute APU.
Später Kommentar: Alle modernen Militärpanzer und die meisten anderen AFV-Dieselmotoren sind so konzipiert, dass sie auf Jet-A reibungslos laufen, insbesondere aus Gründen der Kraftstoff-Gemeinsamkeit. Einige Militärdiesel können sogar mit Benzin betrieben werden. Kraftstoff ist für Diesel überhaupt kein Problem. Aber sie sind immer noch schwerer als Turbinen.
@Therac auch nicht für Turbinen.

Drei Worte: Sie sind viel schwerer. Gasturbinen haben im Gegensatz zu Kolbendieselmotoren ein sehr hohes Leistungsgewicht. Für die Anforderungen eines Flugzeugs, das zum Betrieb große Mengen an elektrischer und hydraulischer Leistung benötigt, ist eine Gasturbine für den Einsatz als APU sehr sinnvoll.

Das sind vier Wörter.

Man muss das Gesamtbild betrachten. Ja, ein Diesel ist billiger, aber er wiegt mehr und ist weniger zuverlässig. Außerdem ist die Betriebszeit einer APU eher ein kleiner Bruchteil der gesamten Flugzeugbetriebszeit, so dass es sich meistens um ein Eigengewicht handelt.

Um zu einer für die Gesamtkosten repräsentativen Zahl zu kommen, addieren Sie zu den Anschaffungskosten die gesamte Wartung und den gesamten Kraftstoff, der nicht nur für den Betrieb, sondern auch für das Herumschleppen der APU benötigt wird. Wenn Sie die gewichtsbedingte Kraftstoffmenge in den Griff bekommen möchten, verwenden Sie die Breguet-Gleichung. Hier ist eine Antwort , bei der der zusätzliche Kraftstoff berechnet wird, der für Fenster im Rumpf benötigt wird, und hier wird er für einen teilweise beladenen A320 verwendet .

Ein Hauptgrund neben Gewichtsüberlegungen ist, dass eine Gasturbinen-APU einen eingebauten Luftkompressor hat – die Kompressorstufe der Turbine. Als solches kann es Luft unter Druck liefern oder Luft ablassen, genau wie die Hauptmotoren.

Zapfluft wird in einem Verkehrsflugzeug für verschiedene Zwecke verwendet. Es dient nicht nur dazu, die Kabine während des Fluges unter Druck zu setzen, sondern dient je nach Klima auch als Klimaanlage oder Heizung. Die APU kann das Klimaregelungssystem des Verkehrsflugzeugs betreiben, wenn die Haupttriebwerke nicht laufen.

Zapfluft wird auch zum Starten der Haupttriebwerke verwendet. Ein laufendes Triebwerk kann alle anderen starten – die Haupttriebwerke haben eine kleine Turbine, die die unter Druck stehende Zapfluft nutzt, um die Hauptturbine auf Startdrehzahl zu bringen. Oder ... die APU kann diese Zapfluft auch liefern. Es ist nicht ungewöhnlich, Zapfluft von der APU zu verwenden, um die Haupttriebwerke zu starten, beispielsweise wenn ein Verkehrsflugzeug seine Triebwerke abgeschaltet hat, während es aufgrund längerer Verspätungen auf dem Rollweg wartet.

In einigen Fällen kann APU-Zapfluft die einzige Option sein: BA-Flug 9 verwendete APU-Zapfluft, um seine Triebwerke neu zu starten, als alle vier durch Vulkanasche deaktiviert worden waren.

Ein Grund für den Einsatz von Gasturbinen-APUs in Verkehrsflugzeugen besteht also darin, dass sie die Zapfluft liefern können, die für verschiedene Zwecke im Verkehrsflugzeug verwendet wird, wenn die Haupttriebwerke nicht laufen.

Ein Dieselgenerator müsste einen separaten Luftkompressor antreiben, um dasselbe zu tun, und das ist mehr Gewicht und eine andere Sache, die kaputt gehen oder gewartet werden muss.

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